Надпровідний магніт

Надпровідний магніт — електромагніт, в якому струм, що створює магнітне поле, протікає в основному по надпровіднику, внаслідок чого омічні втрати в обмотці надпровідного магніту дуже малі. Надпровідники другого роду можна застосовувати на практиці як важливий елемент в конструкції магнітів для створення постійних сильних полів[1].

Зовнішні зображення
Сверхпроводящий магнит в разрезе[2]
Схема надпровідного магніту в 20 Т в Лос-Аламоської лабораторії

Надпровідний магніт набуває свої надпровідні властивості тільки при низьких температурах, для цього його вміщують в посудину Дьюара, заповнену рідким гелієм, яку в свою чергу вміщують в посудину Дьюара з рідким азотом (щоб мінімізувати випаровування рідкого гелію).

Сили, що діють на діамагнітні об'єкти від звичайного магніту, занадто слабкі, проте в сильних магнітних полях надпровідних магнітів діамагнітні матеріали, наприклад шматочки свинцю, можуть парити, а оскільки вуглець і вода є речовинами діамагнітними, в потужному магнітному полі можуть парити навіть органічні об'єкти, наприклад живі жаби і миші[3].

Найбільшим на 2014 рік є надпровідний магніт, який використовується в центральній частині детектора CMS Великого адронного колайдера[4][5].

Застосування

Надпровідні магніти використовуються в ЯМР- томографах (ЯМР — ядерний магнітний резонанс)[6] і в високопольних ЯМР спектрометрах.

Також надпровідні магніти використовуються в поїздах на магнітній подушці[7].

У ITER використовуються надпровідні магніти, що охолоджуються гелієм[8].

Надпровідний магніт є частиною установки «Експеримент з левітірующим диполем» (The Levitated Dipole eXperiment — LDX[9])[10].

Прискорювач «нуклотрон» створений на основі технології надпровідних магнітів, запропонованої і розвиненої в Лабораторії високих енергій, яка в даний час носить ім'я академіків В. І. Векслера і А. М. Балдіна[11].

27 квітня 2007 року в тунелі Великого адронного колайдера був встановлений останній надпровідний магніт[12]. У 2010 році саме надпровідні магніти, а точніше якість їх електричних контактів, були причиною невивода колайдера на проектну енергію 7 ТеВ тераелектронвольт[13]. Всього на ВАКу використовується тисяча двісті тридцять два надпровідних дипольних магнітів. Вони створюють магнітне поле аж до 8,2 Т[14].

Одним із преспективних застосувань надпровідних магнітів є надмісткі накопичувачі енергії. Наприклад, в магнітному полі тороідальной обмотки ТОКАМАКа запасається 600 МДж енергії, або 166 кВт*год, енергія магнітного поля реактора ITER — 41 ГДж (близько 11 тис. кВт*год). Надпровідний магніт може зберігати накопичену енергію як завгодно довго[15].

В культурі

У серіалі «Південний парк» в епізоді 1306 «Соснове дербі» батько Стена, щоб допомогти йому виграти перегони викрадає з ЦЕРНу надпровідний магніт. Під час заїзду машинка раптово прискорюється і виходить в космос, і при цьому досягає так званої «варп-швидкості» (перевищує швидкість світла).

Див. також

Примітки
  1. Сверхпроводники ReFeAsO можно использовать для генерации очень сильных магнитных полей • Юрий Ерин • Новости науки на «Элементах» • Физика. elementy.ru. Архів оригіналу за 9 липня 2014. Процитовано 27 декабря 2017.
  2. ЯМР для «чайников», или Десять основных фактов о ядерном магнитном резонансе. elementy.ru. Архів оригіналу за 19 квітня 2015. Процитовано 27 декабря 2017.
  3. Mice Levitated in Lab. Livescience.com (англ.). 9 вересня 2009. Архів оригіналу за 31 травня 2012. Процитовано 21 квітня 2012.
  4. Страница магнита на сайте коллаборации CMS. cern.ch. Процитовано 27 декабря 2017.[недоступне посилання з Февраль 2018]
  5. Детектор CMS • Устройство Большого адронного коллайдера. elementy.ru. Архів оригіналу за 11 березня 2010. Процитовано 27 декабря 2017.
  6. Глава 4. Техника сверхпроводимости • В. Гинзбург, Е. Андрюшин • Книжный клуб на «Элементах» • Опубликованные отрывки из книг. elementy.ru. Архів оригіналу за 2 липня 2014. Процитовано 27 декабря 2017.
  7. Глава 5. Звезда сверхпроводимости • В. Гинзбург, Е. Андрюшин • Книжный клуб на «Элементах» • Опубликованные отрывки из книг. elementy.ru. Архів оригіналу за 2 липня 2014. Процитовано 27 декабря 2017.
  8. На пути к термоядерной энергетике (ответы на вопросы после лекции). elementy.ru. Архів оригіналу за 29 червня 2014. Процитовано 27 декабря 2017.
  9. The Levitated Dipole eXperiment. mit.edu. Архів оригіналу за 23 серпня 2004. Процитовано 27 декабря 2017.
  10. Левитирующий снежок в аду вывернул токамак наизнанку. www.membrana.ru. Архів оригіналу за 14 квітня 2015. Процитовано 27 декабря 2017.
  11. НУКЛОТРОН. jinr.ru. Архів оригіналу за 31 січня 2005. Процитовано 23 февраля 2018.
  12. LHC: хронология создания и работы. Элементы.ру. Архів оригіналу за 9 лютого 2014. Процитовано 14 червня 2014.
  13. Руководство ЦЕРНа стоит перед непростым выбором • Игорь Иванов • Новости науки на «Элементах» • LHC, Физика. elementy.ru. Архів оригіналу за 10 липня 2014. Процитовано 27 декабря 2017.
  14. Магнитная система LHC • Устройство Большого адронного коллайдера. elementy.ru. Архів оригіналу за 24 березня 2010. Процитовано 27 декабря 2017.
  15. Сверхпроводящий накопитель электрической энергии :: ПВ.РФ Международный промышленный портал

Література
  • Martin N. Wilson, Superconducting Magnets (Monographs on Cryogenics), Oxford University Press, New edition (1987), ISBN 978-0-19-854810-2 .
  • Yukikazu Iwasa, Case Studies in Superconducting Magnets: Design and Operational Issues (Selected Topics in Superconductivity), Kluwer Academic / Plenum Publishers, (Oct 1994), ISBN 978-0-306-44881-2 .
  • Habibo Brechna, Superconducting magnet systems, New York, Springer-Verlag New York, Inc., 1973, ISBN 3-540-06103-7, ISBN 0-387-06103-7

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.